Ядрата на Нептун и Уран може да се окажат в непознато суперйонно състояние

Ядрата на ледените гиганти Нептун и Уран крият непознати научни тайни. Учени от Изследователския институт „Карнеги“ във Вашингтон направиха голямо откритие. Те използваха сложни компютърни модели и иновативни симулации. Резултатите показват съществуването на ново състояние на веществата. Това състояние се нарича квази-едноизмерно суперйонно състояние на въглероден хидрид. Откритието е базирано на данни от електронното издание „Юрикалърт“.

Изследователите Цун Лю и Роналд Коен публикуваха труда си в престижното издание „Нейчър къмюникейшънс“. Тяхната работа се основава на фундаментални квантовофизични изчисления. Учените са проучили условията дълбоко в недрата на далечните планети. Тези зони се характеризират с изключително високи температури и налягане. **Изследователи от института „Карнеги“ откриха ново състояние на материята в ледените гиганти.** Това откритие променя изцяло представите ни за вътрешната динамика на небесните тела.

Към днешна дата астрономите са идентифицирали повече от 6000 екзопланети. Учените се стремят да разберат тяхната сложна структура и състав. Те комбинират преки наблюдения, лабораторни експерименти и съвременна теория. Целта е да се проучат факторите за формиране на мощни магнитни полета. Процесите под повърхността са ключови за разбирането на Вселената. Подобни изследвания разкриват дори възможностите за обитаемост на далечни светове. Потъващият лед на други небесни тела също може да крие важни съставки за живот.

Уран и Нептун притежават специфична и необичайна плътност. Техните недра съдържат междинни пластове от неконвенционални „горещи ледове“. Тези пластове се намират под обвивките от водород и хелий. Те са разположени точно над твърдите скалисти ядра. Смята се, че пластовете съдържат вода, метан и амоняк. При екстремни условия там възникват непознати досега физични процеси. **Въглеродният хидрид образува квази-едноизмерна суперйонна структура при екстремно налягане.** Това налягане е милиони пъти по-високо от земното атмосферно равнище.

Лю и Коен са използвали високопроизводителни изчислителни системи в своите анализи. Симулациите обхващат налягане от 5 до 30 милиона атмосфери. Температурите в тези модели варират между 3740 и 5710 градуса по Целзий. Компютърните системи прогнозират появата на подредена шестоъгълна структура. В нея водородните атоми се движат по специфични спираловидни траектории. Това създава уникалното суперйонно състояние на материята дълбоко в планетите.

Суперйонните материали притежават свойства както на твърди тела, така и на течности. Определени атоми остават подредени в стабилна кристална решетка. Други атоми обаче запазват своята голяма подвижност. **Водородните атоми се движат по спираловидни траектории в подредена въглеродна решетка.** Това движение не е хаотично, а следва точно определени пътища.

Роналд Коен обяснява уникалността на тази новооткрита фаза на материята.

„Тази нова фаза на въглерод–водород е особено впечатляваща, защото движението на атомите не е изцяло триизмерно. Вместо това водородът се движи предимно по ясно определени спираловидни траектории, вградени в подредена въглеродна структура.“

Това откритие има сериозни последствия за съвременната планетарна наука. Посоката на движение на атомите влияе пряко на преноса на енергия. Топлината и електричеството се движат по различен начин през вътрешността. Подобно поведение променя разпределението на енергията в ледените гиганти.

Тези процеси влияят пряко върху нивата на електропроводимост. Те могат да обяснят как се формират магнитните полета на планетите. Учени вече търсят обяснение за необичайните магнитни явления на Уран и Нептун. Новите данни променят научните интерпретации за динамиката на тези светове. Експертите смятат, че това разширява разбирането за поведението на простите съединения.

Въглеродът и водородът са изключително разпространени елементи в Космоса. Тяхното съвместно поведение при високо налягане все още се проучва. Цун Лю подчертава значението на изследването за бъдещите анализи.

„Въглеродът и водородът са сред най-разпространените елементи в планетарните материали, но тяхното съвместно поведение при условията, характерни за планетите гиганти, все още не е напълно разбрано“

Изследването хвърля нова светлина върху фундаментални процеси в нашата Слънчева система. То помага за по-доброто разбиране на планетарната динамика.